JPH1034967A

JPH1034967A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH1034967A
Application number: JP19026696A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Oki; 靖大木; Hiroaki Sato; 博昭佐藤; Susumu Hiragata; 進平潟; Yutaka Morita; 豊森田; Yuji Suemitsu; 裕治末光
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ヘッドと被記録媒体の距離を従来よりも十分
離した位置からでも、小径ドットを安定に形成する、小
型かつ簡易なインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】初期状態では、ノズル６の先端部には第
１のインク供給路７から供給されたインク３によって、
凸状のインクメニスカス９が形成される。被記録媒体４
の背面には加速電極１が配置され、加速電極１と信号電
極２の間に記録信号発生部５により電圧が印加される。
電圧の印加により、インクメニスカス９は被記録媒体４
側に吸引されて円錐形状となる。それとともに、第２の
インク供給部８からノズル６の壁面を伝ってノズル６の
先端部にインク３が供給され、インクメニスカス９はそ
の高さを更に増していき、被記録媒体４に円錐の先端が
接触して記録が行なわれる。そのため、ノズル６と被記
録媒体４の間隔を広く取ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力によって
被記録媒体側へインクを吸引して記録を行なうインクジ
ェット記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、簡易に微小なドットを形成し、高
画質を得ることができる記録装置の一つとしてとして、
ノズルからインク滴を必要に応じて吐出させて印字を行
なう、いわゆるオンデマンド型のインクジェット記録方
式が知られている。そのオンデマンド型のインクジェト
式記録方式の中の代表的な方式としては、ピエゾ振動子
方式やサーマル方式、静電吸引方式などがある。

【０００３】ピエゾ振動子方式は、ノズルに通じるイン
ク室に設けられた圧電素子にパルス電圧を印加し、圧電
素子を変形させることによりインク室のインク液圧を変
化させ、これによりノズルからインク滴を吐出させて記
録用紙にドットを記録する方式である。また、サーマル
方式は、インク室内に設けられた加熱手段によりインク
を加熱し、その加熱によって発生したバブルの圧力によ
りインク滴をノズルから吐出させ、記録用紙にドットを
記録するものである。これらのインクジェット記録方式
では、従来、解像度が３００ＤＰＩ程度であったが、近
年ではその解像度が６００ないし７２０ＤＰＩと高解像
度化されており、さらに高解像度化が望まれている。

【０００４】高解像度化を実現するためには、その解像
度に応じて記録するドット径を小さくする必要がある。
上述のピエゾ振動子方式やサーマル方式においてドット
径を小さくするには、ノズル径を小さくするのが一般的
である。しかしながら、ノズル径を小さくすると、ゴミ
やノズル内のインク表面の乾燥等によってノズルが詰ま
ったり、ノズル周囲への残滓の付着によってインクの吐
出方向の変化が発生しやすくなる。それらが発生する
と、記録紙上に記録された画像に欠陥が発生してしまう
こととなる。したがって、ノズル径を小さくするには限
度があり、ノズル径を小さくするという対処方法では、
ある一定以上の高解像度には対処できないという問題が
ある。

【０００５】一方、静電吸引方式は、記録媒体と記録ヘ
ッドの間に静電気力を発生させることによりインクを記
録媒体に飛翔させ、記録を行なう。この方式では、記録
ヘッドに設けたインク吐出口の大きさに対して大変微小
なドットを形成できることから、先に述べたようなイン
クによる目づまりを低減でき、また、同じ解像度の他の
インクジェット装置に比べて微小なデバイスを製作する
必要がないため、コストを低減させることができるので
注目されている。

【０００６】図９は、従来の静電吸引方式のインクジェ
ット記録装置の一例の説明図である。図中、１は加速電
極、２は信号電極、３はインク、４は被記録媒体、５は
記録信号発生部、６はノズル、４１〜４３はインクメニ
スカスである。静電吸引方式のインクジェット記録装置
では、被記録媒体４に対向するようにノズル６が配置さ
れている。ノズル６は、信号電極２を兼ねている。ノズ
ル６の先端には図示しないインク供給手段により、図９
（Ａ）に示すように凸状の初期インクメニスカス４１が
形成される。ここで、メニスカス円相当径をＭＤ、高さ
をＭＨとし、ノズル６の先端から被記録媒体４までの距
離をＨＧとして示している。

【０００７】被記録媒体４の背面には加速電極１が配置
され、加速電極１と信号電極２の間に記録信号発生部５
により電圧が印加される。これにより、インク３に静電
気力を作用させて、被記録媒体４にインクを飛翔させ、
接触印字をさせようとするものである。この時のインク
の飛翔とは、インクのメニスカスが略三角錐状に盛り上
がってゆき、その頂点から被記録媒体４に接触して付着
するというものである。この略三角錐状のインクの液柱
は曳糸と呼ばれている。

【０００８】この静電吸引方式では、インクの抵抗値に
よって飛翔形態が異なることが知られている。インク抵
抗値が１０⁶〜１０⁹Ω・ｃｍでは、インクは直径１０
μｍ程度の細い曳糸を形成し、微小ドットを印字でき
る。反面、印加電圧のＯｆｆ時に曳糸の切断される場所
がばらつくので、特に小さいドットを形成するときに、
曳糸が被記録媒体側で切れるか、記録ヘッド側で切れる
かで、ドットの大きさが変化し、安定した印字ができな
い。さらに、抵抗値の範囲を満たすインク材料は油性で
あるので、安全性に問題があるなどの問題点があった。
また、この抵抗値のインクで安全性を満たす材料として
は、常温で固体で、飛翔させるときに熱でインクを溶か
すことによって印字できるワックス系インクがあるが、
反面、放熱や消費電力が増大するという問題点があっ
た。

【０００９】そこで、インク抵抗値の低い水性インクを
飛翔させる試みがなされている。しかし、水性インクを
用いた場合、定常状態におけるインクのメニスカス周辺
部から被記録媒体４までの距離ＨＧがメニスカス円相当
径ＭＤに対し高々１．４倍しか得られていない。例え
ば、メニスカス円相当径ＭＤが１５０μｍの場合、メニ
スカス周辺部から被記録媒体までの距離ＨＧは２１０μ
ｍしかない。

【００１０】静電吸引力はインク３のメニスカス４１を
インクの体積が一定であるように錐体形状に変形させ
る。このときメニスカスと被記録媒体４の距離が離れる
と、図９（Ｂ）に示すように、インク３の円錐形のメニ
スカス４２は被記録媒体４に届かず、印字できない。ま
た、インク３を被記録媒体４になんとか届かせるために
印加電圧を大きくしても、図９（Ｃ）に示すように、イ
ンクメニスカス４３は円錐形を崩し、印字されるドット
はばらつきが大きく、激しく尾を引いた形となり、印字
品質を著しく低下させる。

【００１１】また、ノズル６と被記録媒体４間の距離が
変動して広くなった場合、従来の技術としてノズル６の
内部からインク３を加圧したり、また、ノズル６の流路
抵抗を下げることによってインク供給量を上げて印字を
行なう方法ある。しかし、印字終了後には過剰供給され
たインク３が戻り、元のインクメニスカス２６に戻るこ
とができずに、溢れてしまうという問題を発生する。

【００１２】逆にノズル６と被記録媒体４とを記録可能
な範囲まで近づけると、被記録媒体４の浮き上がりや、
特に被記録媒体４が紙でインクが水性インクの場合、先
に印字した部分がカックルにより変形し、ヘッドに接触
する危険があり、ハンドリングできない等信頼性を大き
く低下させる原因となる。また、メニスカス周辺部から
被記録媒体までの距離が狭いと、メニスカスの大きさの
変動に対し、電界の変動も大きいので、ドット径やドッ
ト形状ばらつきが大きくなり画質低下の原因となる。

【００１３】そのため、従来では静電吸引力とともに他
のエネルギーを用いてインクを吐出して記録を行なって
いる。図１０は、従来の振動発生手段と静電吸引方式を
組み合わせたインクジェット記録装置の一例の説明図で
ある。図中、５１は記録ヘッド、５２は噴射口、５３は
インク室、５４はインク供給パイプ、５５，５６は振動
子、５５ａ，５６ａは電歪振動子、５５ｂ，５６ｂは振
動伝達板、５７は対向電極、５８は被記録媒体、５９
ａ，５９ｂは端子、６０はフェースプレートである。図
１０に示した振動発生手段と静電吸引方式を組み合せた
インクジェット記録装置の例は、特開昭５４−１０７３
１号公報に開示されている。

【００１４】この記録ヘッド５１では、振動伝達板５５
ｂ，５６ｂ上に電歪振動子５５ａ，５６ａを配した振動
子５５，５６をインク室５３内に設け、これらの振動子
５５，５６によって発生する振動によって噴射口５２か
らインクを被記録媒体５８へ噴射させる。それととも
に、フェースプレート６０および対向電極５７に端子５
９ａ，５９ｂを介して電圧を印加し、静電吸引力によっ
て吐出したインクを吸引している。

【００１５】この方式では、振動子５５，５６は記録ヘ
ッド５１のインク室５３内にあるためメンテナンス性が
悪く、また、電歪振動子５５ａ，５５ｂがインクと直接
接するために腐食しやすい。更に、静電吸引は補助的な
手段として用いられるので、記録ヘッド５１からの初期
吐出方向が大きくずれた時には、もはや吐出方向の安定
性には役にたたなくなる等の問題点がある。

【００１６】図１１は、従来の振動発生手段と静電吸引
方式を組み合わせたインクジェット記録装置の別の例の
説明図である。図中、６１は反射部、６２はインク室、
６３はホルダー、６４はスリット、６５，６６は圧電素
子、６７はプラテン、６８は電極、６９は基板、７０は
スイッチング回路、７１は電源、７２はインク滴、７３
は被記録媒体である。図１１に示した振動発生手段と静
電吸引方式を組み合せたインクジェット記録装置の例
は、特開平２−１６４５４６号公報に開示されている。

【００１７】このインクジェット記録装置では、スリッ
ト６４が設けられたインク吐出板が振動発生手段を兼ね
ており、圧電素子６５，６６で構成されている。この圧
電素子６５，６６から発生された振動による音響波は、
インク室６２中のインクを伝わり、インク室６２内に設
置された反射部６１で反射して、再びインクを伝わりス
リット６４のインク表面に音響エネルギーを集中させて
インクに吐出力を与えている。

【００１８】さらに、スリット６４に設けられた基板６
９には電極６８が設けられ、スイッチング回路７０を介
して電源７１に接続されている。また、被記録媒体７３
はプラテン６７に沿って送られるとともに、プラテン６
７に電圧が印加されている。スイッチング回路７０を導
通状態に切り換えることによってプラテン６７と電極６
８との間の電位差が大きくなり、静電力が働く。これら
の音響エネルギーと静電力によってインク滴７２を噴射
し、被記録媒体７３に記録する。

【００１９】しかし、このような構成においては、音響
波の伝搬路がほとんどインク中であるため、エネルギー
の損失が大きい。更に、インク表面に確実に振動を集中
させるためには液面管理が難しく、そのための装置が必
要になったり、装置を傾けると液面が変化するため、信
頼性に欠けるなどの問題点があった。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した事
情に鑑みてなされたもので、他のエネルギーを用いず、
ヘッドと被記録媒体の距離を従来よりも十分離した位置
からでも、小径ドットを安定に形成する、小型かつ簡易
なインクジェット記録装置を提供することを目的とする
ものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、静電気発生手段によって発生する静電気力によって
ノズルからインクを吸引して被記録媒体に記録するイン
クジェット記録装置において、前記ノズルの先端にイン
クを供給し凸状のインクメニスカスを形成する第１のイ
ンク供給手段と、前記ノズルの外側にインクを供給する
第２のインク供給手段を有することを特徴とするもので
ある。

【００２２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェット記録装置において、前記ノズルの外壁
面が親インク性を有し、第２のインク供給手段の一部を
構成していることを特徴とするものである。

【００２３】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェット記録装置において、前記ノズルの外側
にインク保持性を有する部材を配置し、第２のインク供
給手段の一部を構成していることを特徴とするものであ
る。

【００２４】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置にお
いて、前記ノズルが複数配列されていることを特徴とす
るものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明のインクジェット
記録装置の第１の実施の形態を示す基本構成図である。
図中、図９と同様の部分には同じ符号を付して説明を省
略する。７は第１のインク供給路、８は第２のインク供
給路、９はインクメニスカスである。全体としては、加
速電極１、信号電極２、記録信号発生部５によって静電
気力を発生させる部分を構成し、信号電極２を兼ねるノ
ズル６、ノズル６中に設けられた第１のインク供給路
７、ノズル６の外部からインクを供給する第２のインク
供給路８を有している。

【００２６】加速電極１は、記録信号発生部５に電気的
に接続できるものであれば材質を問わない。各種金属、
各種導電性材料が用いられるが、放電によるショートを
起こさないようにその表面（被記録媒体４と接する面）
に薄い絶縁層を設けてもよい。この絶縁層には各種ポリ
マー、各種プラスティックをコーティングや接着して用
いることができる。また、信号電極２として用いる金属
材料としては、体積固有抵抗率が１０^-3Ω・ｃｍ以下の
材料、例えば、金、銀、銅、ニッケル、タンタル、モリ
ブデン、タングステン、ロジウム、チタン、ルテニウ
ム、クロム、アルミニウムなどの金属および合金を使用
することができる。

【００２７】なお、加速電極１と信号電極２は図１に示
した構成に限らない。加速電極１が被記録媒体４と信号
電極２の中間に配置されてもよいし、記録ヘッドの中に
一体的に組み込まれてもよい。要はインク３を被記録媒
体４の方向に飛翔させる静電気力を発生させる構成であ
ればよい。

【００２８】第１のインク供給路７は、図示しない第１
のインク供給部に接続されており、ノズル６の先端に凸
状のインクメニスカス９を形成する。この凸状のインク
メニスカス９は、例えば、ポンプによる圧力印加により
形成したり、そのほか静電気力を作用させてインク３を
引き出してもよいし、圧電デバイスを組み合せることに
よって凸状のインクメニスカス９に相当する体積変化を
インク液室内に生じさせてもよい。また、表面音響波デ
バイスと組み合せることにより、表面音響波による液体
のストリーミング現象を応用することも可能である。

【００２９】第２のインク供給路８は、図１に示す例で
は、ノズル６の外部からノズル６の壁面を通じてノズル
６の先端部へインク３を供給している。第２のインク供
給路８にインク３を供給する構成は任意であり、例え
ば、第１のインク供給路７の場合と同様にポンプによる
圧力印加や、圧電デバイスを用いてもよい。また、ノズ
ル６の壁面をサンドブラスト加工して親インク性にし、
毛細管現象を利用してインク供給してもよい。

【００３０】また、この第２のインク供給路８は、以下
のような特長を有している。ノズル６と被記録媒体４間
の距離が変動して広くなった場合、例えば、従来の装置
のように第１のインク供給路７からのインク３を加圧し
たり、また、ノズル６の流路抵抗を下げることによって
インク供給量を上げて印字を行なっても、印字終了後に
インク３がノズル６に戻ってくる時に、過剰供給された
インク３を第２のインク供給路８で受け止めることがで
きる。そのため、ノズル６と被記録媒体４間の距離が変
動した場合においても、インクメニスカス９に過剰供給
されたインク３を受け止め、安定したインクメニスカス
９を形成することができ、安定した印字が可能となる。

【００３１】使用するインク３は、特に材質は構わな
い。溶媒も、水でもよいし油でもよく、Ｗａｔｅｒ／Ｏ
ｉｌ型、Ｏｉｌ／Ｗａｔｅｒ型のエマルジョンでもよ
い。ただし、好ましくは円錐状のインクメニスカス９に
よる印字を行なうためにインク３の体積抵抗率が４．５
×１０⁵Ω・ｃｍ以下がよい。

【００３２】次に、全体の印字プロセスと印字メカニズ
ムを簡単に説明する。図２は、本発明のインクジェット
記録装置の第１の実施の形態におけるインク吐出時の一
例を示す模式図である。図１に示すように初期状態で
は、ノズル６の先端部には第１のインク供給路７から供
給されたインク３によって、凸状のインクメニスカス９
が形成される。被記録媒体４の背面には加速電極１が配
置され、加速電極１と信号電極２の間に記録信号発生部
５により電圧が印加される。電圧の印加により、インク
メニスカス９の先端部には信号電極２より電荷が充填さ
れ、インクメニスカス９と加速電極１の間には静電気力
が働き、ノズル６の先端部から被記録媒体４側へインク
３が移動する。この時、インクメニスカス９の中央が最
も電界が集中するためにこの位置が静電気力も最も強い
ので、移動するインクメニスカス９の形は円錐状にな
る。しかし、ノズル６内の第１のインク供給路７は大き
な流路抵抗を有するため、この第１のインク供給路７か
らのインク３の供給は少なく、ノズル６の先端部に形成
されていた凸状部分のインクが円錐状に変形する程度で
ある。

【００３３】本発明では、ノズル６の外側に第２のイン
ク供給部８を設けており、こちらからのインク３の供給
に対する流路抵抗は小さい。そのため、インクメニスカ
ス９の円錐状への変形とともに、第２のインク供給部８
から毛細管現象によりノズル６の壁面を伝ってノズル６
の先端部にインク３が供給される。

【００３４】このようにして第２のインク供給部８から
充填され続けるインク３により、インクメニスカス９は
円錐形を保ちながらその高さを更に増していくことがで
きる。そして、図２に示すように、被記録媒体４に円錐
の先端が接触する。

【００３５】円錐形の先端が被記録媒体４に接触すると
同時に、インクメニスカス９の電荷は被記録媒体４上に
形成されたドットに移る。ノズル６から吐出したインク
３のうち、ドットを形成したインク３以外の大部分のイ
ンク３は静電気力が働かなくなり、被記録媒体４の方向
への積極的な移動力を失い、飛翔中に得た慣性力で移動
するのみとなる。この慣性力もインク相互の粘性抵抗に
より急激に消滅し、その結果、被記録媒体４に転移する
に至らなかったインク３はノズル６の方向へ戻り始め
る。そして被記録媒体４側のドットを形成したインク３
とノズル６側のインク３とに分離される。分離はインク
３の最も細い位置で起こるが、そもそも円錐形状で被記
録媒体４と接触しているので、必ず印字ドット部で分離
が起こり、円錐形状の中間で分離するようなことはな
い。分離した残りのインク３はノズル６に戻り、印字は
終了する。

【００３６】図３は、本発明のインクジェット記録装置
の第１の実施の形態における実験例の説明図である。ノ
ズル６の先端部へのインク３の供給を、第１のインク供
給路７とともに第２のインク供給路８を用いて行なうこ
との妥当性の確認実験を行なった。インク３は、実験用
のモデルインクとして抵抗率が２００Ω・ｃｍ、表面張
力が３４ｍＮ／ｍ、粘度が２．５９ｍＰａ・ｓの水性イ
ンクを用意した。

【００３７】図３（Ａ）に示す構成は従来の構成のイン
クジェット記録装置であり、図３（Ｂ）に示す構成は上
述の第１の実施の形態で示したインクジェット記録装置
である。図３（Ａ）に示す従来の構成では、ノズル６と
して内径１００μｍ、外径２７５μｍのステンレスパイ
プを用いた。また、図３（Ｂ）に示す第一の実施の形態
における構成では、ノズル６として内径１００μｍ、外
径２７５μｍ、ノズル壁面にインク３との接触角が２０
度程度になるように表面加工したステンレスパイプを用
いた。双方とも、ノズル６は信号電極２を兼ね、被記録
媒体４は印字されたドット像を観察しやすいように、表
面にＡｌ₂Ｏ₃をコーティングしたインクジェット用特
殊紙を用いた。被記録媒体４の背面にＡｌ製のドラムを
配して加速電極１とした。加速電極１と信号電極２は記
録信号発生部５により電気的に接続され、インク飛翔の
ための電圧が印加される。また、メニスカス周縁部から
メニスカス頂上までの高さは１２０μｍに設定した。

【００３８】実験としてはノズル６へのインク供給具合
が印字ドットにどのように影響するかを把握するための
実験を実施した。パラメータとしてノズル外部からのイ
ンク供給の有無、印加電圧を２．０ｋＶから４．０ｋＶ
まで０．２５ｋＶごと、およびメニスカス周縁部から被
記録媒体４までの距離を３００μｍ、４００μｍ、５０
０μｍに設定した。それぞれのケースについて、印字さ
れたドットの形状とサイズを観察した。

【００３９】図４は、本発明のインクジェット記録装置
の第１の実施の形態の実験例における実験結果の説明図
である。図４において、左側が図３（Ａ）に示す従来の
構成における実験結果を示し、右側に図３（Ｂ）に示す
本発明の第１の実施の形態に示す構成における実験結果
を示している。実験結果として、ドット形状は円形でか
つ主ドットのみで印字されている場合に○印を付して示
し、主ドット以外に微小なドット（サテライト）や微小
なひげ状、ミスト状ドットのものが印字されたものにつ
いては×印を付して示し、飛翔しない条件では■印を付
した。

【００４０】図４からわかるように、第２のインク供給
路８を有する構成では、第２のインク供給路８を有しな
い構成においてインクが飛翔しなかった条件においても
良好に印字できており、被記録媒体４とノズル６との距
離をさらに長くすることができ、また、印加電圧さらに
下げても良好に印字できることがわかる。このように、
この実験の結果、インク３の安定飛翔に寄与するパラメ
ータはノズル外部からのインク供給の有無が大きく影響
していることが確認できた。これにより、第２のインク
供給路８を設けることによって、ノズル６−被記録媒体
４間の距離が変動しても、安定してドットを印字できる
ことが分かった。

【００４１】以上のように、安定に印字するためには、
ノズル外部からの十分なインク供給が必要であり、ノズ
ル内部およびノズル外部の両方からインクを供給する本
発明の効果を確認できた。

【００４２】図５は、本発明のインクジェット記録装置
の第２の実施の形態を示す基本構成図である。図中、図
１と同様の部分には同じ符号を付して説明を省略する。
１１は親インク性部材である。この第２の実施の形態で
は、ノズル６の周囲に親インク性部材１１を配し、第２
のインク供給路８の一部を構成している。親インク性部
材１１にインク３を保持し、ノズル６の先端にインク３
を供給する。親インク性部材１１としては、具体的には
多孔質特性を持つ金属、プラスティック、繊維系材料や
ワイヤーを編みこんだもの、海綿状物質などを用いるこ
とができる。しかし、使用するインク３によっては耐有
機溶剤性や耐油性などの特性を考慮して材料を選択する
必要がある。

【００４３】次に、第２のインク供給路８の一部とし
て、ノズル６の壁面に親インク性部材１１を設置した本
発明の第２の実施の形態の構成において、印字安定性お
よび小径ドットを印字できるかについての効果を確認す
るための実験を行なった。

【００４４】インク３には純水にメタノール５０ｗｔ
％、パイロット社製万年筆用インク１ｗｔ％を混合した
ものを用いた。抵抗率は４．５×１０³Ω・ｃｍ、表面
張力は２６．２ｍＮ／ｍ、粘度は１．０ｍＰａ・ｓであ
る。また、ノズル６は上述の第一の実施の形態における
実験例と同じ形状のものを用いた。なお、ノズル６は信
号電極２を兼ね、被記録媒体４は印字されたドット像を
観察しやすいように、表面にＡｌ₂Ｏ₃がコーティング
されたインクジェット用特殊紙を用いた。被記録媒体４
の背面にＡｌ製のドラムを配して加速電極１とし、加速
電極１と信号電極２は記録信号発生部５により電気的に
接続され、インク飛翔のための電圧を印加する。

【００４５】印字条件はメニスカス周縁部から被記録媒
体４までの距離を３００μｍ、メニスカス周縁部からメ
ニスカス頂上までの高さを１２０μｍとした。印加電圧
は１．７５ｋＶ、また印加電圧のパルス幅は０．３ｍｓ
に設定した。親インク性部材１１としては親水性ＰＴＦ
Ｅタイプメンブランフィルター（アドバンテック東洋株
式会社製）を使用した。

【００４６】実験は、図５に示す構成において、インク
３を親インク性部材１１に十分浸透させた後、親インク
性部材１１よりノズル６を５０μｍだけ突出させ、毛細
管現象により常時インク３をノズル６の先端に供給し、
インクメニスカス９が形成されるように設定した。印字
実験の結果、インクジェット用特殊紙にドット径が平均
３３μｍ、ドット径ばらつきσ_n（ｎ＝３００）は５．
８μｍであり、良好な結果が得られた。

【００４７】以上の結果より、第２のインク供給路８と
して親インク性部材１１をインクメニスカス９の近傍に
配置した構成でも、安定したインク供給が可能であり、
小径のドットを形成できることを確認できた。

【００４８】図６は、本発明のインクジェット記録装置
の第３の実施の形態を示す斜視図、図７は、同じくノズ
ル配列方向の断面図である。図中、図１、図５と同様の
部分には同じ符号を付して説明を省略する。２１はイン
ク液室、２２は絶縁部材、２３はスペーサ、２４はノズ
ル板、２５は隔壁である。この実施の形態では、複数の
ノズルを配置したマルチノズルヘッドを示している。

【００４９】ノズル板２４には、図６に示すように所定
のピッチでスリットが多数設けられており、その内部に
ノズル６を配置している。ノズル板２４は、例えばアル
ミナやジルコニア等のセラミックなどによって形成する
ことができる。ノズル６の先端部には、信号電極２が設
けられている。ノズル６の周囲には、上述の第２の実施
の形態と同様に親インク性部材１１が設けられている。
親インク性部材１１は例えばスポンジのような多孔質部
材を用いることができる。

【００５０】親インク性部材１１のインク液室２１側に
は、隔壁２５が設けられている。この隔壁により、第１
のインク供給路７と第２のインク供給路８を分離してお
り、各インク供給路を介して供給されるインク３を個別
に制御することで所望のインクメニスカスを形成可能で
ある。さらに、この親インク性部材１１および隔壁をス
ペーサ２３によって保持している。スペーサ２３は、例
えば厚さ１００μｍのポリエチレンテレフタレート等に
よって構成することができる。なお、第２のインク供給
路８には図示しないインク供給手段あるいはインク室２
１からインク３が供給される。

【００５１】インク室２１は、第１のインク供給路７を
介して供給するインク３を保持する。インク液室２１
は、例えばアルミナやジルコニア等のセラミック、ある
いはガラスなどの絶縁部材２２によって形成される。イ
ンク液室２１には図示しないインクタンクから所定の圧
力に調整されたインク３が供給され、ノズル６の先端に
第１のインク供給路７から供給されるインク３によって
図７に示すような凸状のインクメニスカス９が形成され
る。

【００５２】図８は、本発明のインクジェット記録装置
の第３の実施の形態における記録ヘッドの作成手順の一
例の説明図である。図中、３１は金属薄膜、３２は絶縁
膜である。まず図８（Ａ）において、ノズル板２４とな
るＳｉあるいはＳｉＯ₂のプレートに金属薄膜３１を設
けた後、フォトリソグラフィ法などにより金属薄膜３１
をエッチングして図８（Ｂ）に示すように信号電極２の
パターンを形成する。次に、図８（Ｃ）に示すように、
ＳｉあるいはＳｉＯ₂のプレートに対してエッチングを
行ない、第１のインク供給路７と第２のインク供給路８
を作成する。さらにノズル以外の信号電極２の部分に図
示しない保護膜を設け、ノズル先端部に絶縁膜３２を被
覆した後に撥液処理を施す。最後に、図８（Ｄ）に示す
ように、第２のインク供給路８にインク液室２１との隔
壁２５および親インク性部材１１を挿入する。その後、
スペーサ２３及び絶縁部材２２で構成されるインク液室
２１が取り付けられ、記録ヘッドが作成される。

【００５３】ノズル先端部に撥液処理を施すための材料
としては、含フッ素樹脂、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラ
フルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフル
オロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリ
デン）等を用いることができる。この撥液処理は、イン
ク３とノズル６の界面で生じる化学変化を低減するため
に行なわれる。

【００５４】保護膜として用いられる具体的材料とし
て、酸化珪素およびその化合物、窒化珪素や炭化珪素お
よびその化合物、酸化チタンや窒化チタンや炭化チタン
およびそれらの化合物、酸化タンタルや窒化タンタルや
炭化タンタルおよびそれらの化合物、その他の硬質セラ
ミックスおよびその化合物、ポリイミド樹脂、エポキシ
樹脂、シリコン樹脂、含フッ素樹脂、それら樹脂の変性
樹脂でもよく、以上の材料の複数の混合でもより効果が
ある。

【００５５】次に、本発明のインクジェット記録装置の
第３の実施の形態における実験例について説明する。上
記の手順によって作成したマルチノズルヘッドを用い、
吐出実験を行なった。ノズル６の先端部には、内径が１
００μｍ、外径が２５０μｍ、厚さが１５μｍの信号電
極２を形成した。第２のインク供給路８に設置した親イ
ンク性部材１１としてはスポンジを用い、スポンジにイ
ンク３を充填した後でノズル６の先端にインクメニスカ
スを形成させた。インク３としては第２の実施の形態に
おける実験例で使用したインクを用いた。印字条件は、
各ノズル６に印加電圧として１．５ｋＶ、インクメニス
カスの大きさを１００μｍ、印加電圧のパルス幅を０．
５ｍｓに設定した。

【００５６】印字実験の結果、インクジェット用特殊紙
にドット径が平均２５μｍ、ドット径ばらつきσ_n（ｎ
＝５００）は８．７μｍであり、良好な結果が得られ
た。このように、各ノズルから小径の印字ドットを安定
して印字可能であることから、複数のノズルを用いたマ
ルチノズルヘッドでの印字を行なうことによって印字ス
ピードの高速化を図ることができる。また、従来のイン
クジェット記録装置のようにノズル６あるいはインク吐
出口の近傍に振動発生手段を設け、インクの供給をアシ
ストする方法に比べ、装置が簡単かつ小型化が可能であ
る。

【００５７】なお、図６に示した構成では、図中の矢印
ａの方向にマルチノズルヘッドおよび被記録媒体を相対
的に移動させて記録を行なう。このとき、ノズル板２４
に設けられたスリットを斜めに配置しているので、矢印
ａに直交する方向のノズルの配列密度を向上させてい
る。また、スリット中に配列しているノズルの位置を矢
印ａの方向に少しずつずらし、矢印ａに直交する方向に
重なるノズルがないように配列し、矢印ａに直交する方
向にマルチノズルヘッド及び被記録媒体を相対的に移動
させて記録を行なうように構成することもできる。

【００５８】また、図６に示した構成では、複数のノズ
ルごとにスリットを設け、親インク性部材１１を配した
が、これに限らず、各ノズルごとに個別に親インク性部
材１１を設けてもよいし、親インク性部材を全面に配
し、ノズルがこれを貫通するように設けた構成でもよ
い。また、上述の第１の実施の形態のように、親インク
性部材１１を設けずに、ノズル６の外側を親インク性を
有するように構成してもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ノズルの先端にインクを供給し凸状のインク
メニスカスを形成する第１のインク供給手段とともに、
ノズルの外側にインクを供給する第２のインク供給手段
を有することによって、十分なインクの供給が可能とな
り、初期メニスカスの体積では到達できないようなイン
クメニスカス−被記録媒体間の距離であっても、インク
を円錐状に変形させることができ、安定かつ小径なドッ
ト形成が実現できる。さらに、第２のインク供給手段と
してノズルの壁面を親インク性にしたり、あるいはイン
クを保持可能な部材によって構成することによって、常
時安定したインクを供給でき、また、小型化が可能とな
る。そのため、マルチノズルヘッド化を容易に実現で
き、高速なインクジェット記録装置を構成可能である等
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の第１の実
施の形態を示す基本構成図である。

【図２】本発明のインクジェット記録装置の第１の実
施の形態におけるインク吐出時の一例を示す模式図であ
る。

【図３】本発明のインクジェット記録装置の第１の実
施の形態における実験例の説明図である。

【図４】本発明のインクジェット記録装置の第１の実
施の形態の実験例における実験結果の説明図である。

【図５】本発明のインクジェット記録装置の第２の実
施の形態を示す基本構成図である。

【図６】本発明のインクジェット記録装置の第３の実
施の形態を示す斜視図である。

【図７】本発明のインクジェット記録装置の第３の実
施の形態を示すノズル配列方向の断面図である。

【図８】本発明のインクジェット記録装置の第３の実
施の形態における記録ヘッドの作成手順の一例の説明図
である。

【図９】従来の静電吸引方式のインクジェット記録装
置の一例の説明図である。

【図１０】従来の振動発生手段と静電吸引方式を組み
合わせたインクジェット記録装置の一例の説明図であ
る。

【図１１】従来の振動発生手段と静電吸引方式を組み
合わせたインクジェット記録装置の別の例の説明図であ
る。

【符号の説明】

１…加速電極、２…信号電極、３…インク、４…被記録
媒体、５…記録信号発生部、６…ノズル、７…第１のイ
ンク供給路、８…第２のインク供給路、９…インクメニ
スカス、１１…親インク性部材、２１…インク液室、２
２…絶縁部材、２３…スペーサ、２４…ノズル板、２５
…隔壁、３１…金属薄膜、３２…絶縁膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森田豊神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者末光裕治神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電気発生手段によって発生する静電気
力によってノズルからインクを吸引して被記録媒体に記
録するインクジェット記録装置において、前記ノズルの
先端にインクを供給し凸状のインクメニスカスを形成す
る第１のインク供給手段と、前記ノズルの外側にインク
を供給する第２のインク供給手段を有することを特徴と
するインクジェット記録装置。
【請求項２】前記ノズルの外壁面が親インク性を有
し、第２のインク供給手段の一部を構成していることを
特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記ノズルの外側にインク保持性を有す
る部材を配置し、第２のインク供給手段の一部を構成し
ていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項４】前記ノズルが複数配列されていることを
特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のイ
ンクジェット記録装置。